تعرف على تفاصيل الأسباب والمخاطر التوافقية

ما هي التوافقيات؟

بالمعنى الدقيق للكلمة ، التوافقيات قم بالإشارة إلى التيار الكهربائي ذي التردد الذي يمثل عددًا صحيحًا مضاعفًا للموجة الأساسية.بشكل عام ، يشير إلى تحلل سلسلة فورييه للكمية الكهربائية الدورية غير الجيبية ، والباقي أكبر من الموجة الأساسية.كمية الكهرباء الناتجة عن تيار التردد.

يجب أن يكون تردد التوافقي أيضًا مساويًا للعدد الصحيح المضاعف لتردد الموجة الأساسية ، وتسمى الموجة التي يبلغ ترددها 3 أضعاف تردد الموجة الأساسية الموجة التوافقية الثالثة ، والموجة ذات التردد 5 مرات للموجة الأساسية هي يسمى التوافقي الخامس ، وهكذا.بغض النظر عن عدد التوافقيات ، فهي كلها موجات جيبية.

التصنيف التوافقي

وفقًا للترددات التوافقية المختلفة ، يمكن تقسيمها إلى:

1. التوافقيات الفردية

التوافقيات التي يكون ترددها المقنن مضاعفًا فرديًا للتردد الأساسي تسمى 'التوافقيات الفردية ' ، مثل التوافقيات الثالثة والخامسة والسابعة.

2. التوافقيات حتى

التوافقيات التي يكون ترددها المقنن مضاعفًا للتردد الأساسي تسمى 'التوافقيات الزوجية ' ، مثل التوافقيات الثانية والرابعة والسادسة والثامنة.

بشكل عام ، تسبب التوافقيات الفردية ضررًا أكثر من التوافقيات.

في نظام متوازن من ثلاث مراحل ، بسبب علاقة التناظر ، تم التخلص من التوافقيات الزوجية ولا يوجد سوى التوافقيات الفردية.بالنسبة للأحمال المصححة ثلاثية الطور ، فإن التيارات التوافقية التي تظهر هي 6n ± 1 التوافقيات ، مثل 5 ، 7 ، 11 ، 13 ، 17 ، 19 ، إلخ.

3. التوافقيات المكونة

المكونات التي يكون ترددها مضاعفًا غير صحيح للموجة الأساسية تسمى interharmonics ، وأحيانًا تسمى interharmonics الأقل من الموجة الأساسية subharmonics.يمكن اعتبار التوافقيات الفرعية بمثابة تفاعلات بينية بين التيار المستمر وتردد الطاقة.

أسباب التوافقيات

في نظام إمداد طاقة نظيف مثالي ، يكون كل من التيار والجهد جيبيًا.في دائرة بسيطة تحتوي فقط على مكونات خطية (مقاومات ، محاثات ، ومكثفات) ، يتناسب تدفق التيار مع الجهد المطبق ، ويكون التيار المتدفق عبارة عن موجة جيبية.

باستخدام مبدأ تحليل فورييه ، يمكن أن تتحلل الإشارة غير الجيبية إلى أجزاء أساسية ومضاعفاتها.

في أنظمة الطاقة ، يرجع السبب الجذري للتوليد التوافقي إلى الأحمال غير الخطية.عندما يتدفق التيار عبر الحمل ، فإنه لا يمتلك علاقة خطية مع الجهد المطبق ، ويتشكل تيار غير جيبي ، أي توجد توافقيات في الدائرة.

حيثما يوجد مصدر توافقي ، يوجد توليد متناسق.في الثلاثين عامًا الماضية ، أصبح تطبيق الأجهزة الإلكترونية القوية أكثر وأكثر اتساعًا ، مما جعل الأجهزة الإلكترونية ذات الطاقة أكبر مصدر للتوافقيات.تعد دائرة مقوم الصمام الثنائي التي تستخدم ترشيح المكثف على جانب التيار المستمر مصدرًا خطيرًا للتلوث التوافقي.

إن طور المكون الأساسي لتيار الإدخال لهذه الدائرة هو تقريبًا نفس مرحلة جهد الإمداد ، لذا فإن عامل القدرة الأساسي قريب من 1. ومع ذلك ، فإن المكونات التوافقية لتيار الإدخال كبيرة جدًا ، مما يتسبب في خطورة تلوث شبكة الطاقة وجعل عامل الطاقة الإجمالي منخفضًا جدًا.بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأجهزة الإلكترونية للطاقة مثل دوائر ضبط طاقة التيار المتردد التي يتم التحكم فيها في الطور والمحولات الدورية تولد أيضًا كمية كبيرة من التيار التوافقي على جانب الإدخال.

ضرر التوافقيات

يجب أن توفر شبكة المرافق المثالية ترددًا واحدًا ثابتًا بسعة جهد محددة.إن ظهور التيار التوافقي والجهد التوافقي هو نوع من التلوث لشبكة الكهرباء العامة.تتدهور البيئة التي يتم فيها استخدام المعدات الكهربائية ، كما أنها تؤثر على الطاقة والأجهزة الإلكترونية المحيطة.

تم إجراء بعض الأبحاث وهناك فهم معين ، لكن التلوث التوافقي لم يجذب الانتباه الكافي في ذلك الوقت.في الثلاثين أو الأربعين عامًا الماضية ، أدى التطور السريع لمختلف الأجهزة الإلكترونية للطاقة إلى زيادة خطورة التلوث التوافقي لشبكة الطاقة العامة ، كما حدثت العديد من الأعطال والحوادث الناجمة عن التوافقيات.يكمن ضرر التوافقيات لشبكة المرافق والأنظمة الأخرى تقريبًا في الجوانب التالية.

(1) تتسبب التوافقيات في خسائر توافقية إضافية للمكونات في شبكة الطاقة العامة ، مما يقلل من كفاءة توليد الطاقة ونقلها والمعدات الكهربائية ، وسيؤدي عدد كبير من التوافقيات التي تتدفق عبر الخط المحايد إلى زيادة سخونة الخط وتسببه أيضًا حريق.

(2) تؤثر التوافقيات على التشغيل العادي للمعدات الكهربائية المختلفة.لا يتسبب تأثير التوافقيات على المحرك في خسائر إضافية فحسب ، بل ينتج عنه أيضًا اهتزاز ميكانيكي وضوضاء وجهد زائد ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المحولات المحلية الشديدة.تعمل التوافقيات على زيادة سخونة المكثفات والكابلات والمعدات الأخرى ، وتقادم فترة العزل ، وتقصير العمر الافتراضي ، وحتى تلفها.

(3) سوف تتسبب التوافقيات في رنين موازي محلي ورنين متسلسل في شبكة الطاقة العامة ، مما يؤدي إلى تضخيم التوافقيات ، مما يزيد بشكل كبير من ضرر ما ورد أعلاه (1) و (2) ، وحتى يتسبب في وقوع حوادث خطيرة.

(4) سوف تتسبب التوافقيات في حدوث خلل في حماية المرحل والأجهزة الأوتوماتيكية ، وستجعل قياس أدوات القياس الكهربائية غير دقيق.

(5) سوف تتداخل التوافقيات مع نظام الاتصال المجاور ، وسوف تولد التوافقيات ضوضاء وتقلل من جودة الاتصال ؛الثقيلة منها ستؤدي إلى فقدان الإقامة وتجعل نظام الاتصالات غير قادر على العمل بشكل طبيعي.